La naturaleza está en la nanotecnología
La industria electrónica se ha basado en las propiedades de las alas de las mariposas para mejorar las pantallas de visualización que fabrican. La estructura de las alas refleja la luz de forma diferente para diferentes longitudes de onda. El mismo principio se aplica para crear visores de pantalla más brillantes, más legibles y con menor consumo de energía, en los dispositivos electrónicos, así como difusores para células fotovoltaicas y para otros tipos de equipos ópticos.
Los insectos son una valiosa fuente de inspiración para los ingenieros que buscan nuevos materiales y nuevas aplicaciones. Por ejemplo, muchos de esos insectos, incluyendo mariposas y polillas, tienen ojos antireflectantes que les permiten ver con muy poca luz ambiental. Algunos tienen alas iridiscentes para camuflaje, protección y señalización, tales como las alas de cobertura, de apariencia metálica, de algunos escarabajos.
Desde siempre, poetas y pintores se han recreado en la fragilidad y belleza iridiscente de las alas de las mariposas, pero ahora los adelantos científicos han logrado reproducir esas misteriosas y complejas estructuras biológicas. Se ha desarrollado una técnica capaz de reproducirlas gracias a la nanotecnología.
Según el Dr. Andrew Parker, zoólogo e investigador: “Hemos detectado por primera vez en la historia que nosotros podemos, con la ingeniería convencional, no sólo reproducir las estructuras iridiscentes que se encuentran en la naturaleza, sino también podemos cultivar células para que lo hagan ellas para nosotros. Así que en lugar de elaborar complicadas y costosas técnicas de ingeniería, podemos dejar que la naturaleza nos haga la parte más dura del trabajo.“
Se ha desarrollado una pantalla (Pantalla Mirasol) inspirada en la naturaleza, a través de la biomimética, que transmite el color de una manera similar a la forma en que una mariposa muestra sus alas que, sin tener color, muestra colores brillantes o como hace un pavo real con su plumaje.
En lugar de mostrar píxeles pigmentados, estas pantallas contienen diminutas estructuras de diversas formas que reflejan la luz de tal manera que determinadas longitudes de ondas de esa luz interfieren entre sí, creando un amplio espectro de vivos colores.
Para mejorar el rendimiento de las superficies activas de antenas y radares, se ha reproducido la estructura óptica que se encuentra en el azul iridiscente de las alas de la mariposa Morpho Azul, mediante elementos que tienen 1.000 veces el tamaño de sus homólogos naturales.
En el centro de la imagen superior puede verse una gran ampliación de las “escamas en escala” del ala de una mariposa Morpho Azul. En la actualidad se está trabajando para identificar las células en las crisálidas, cuyo desarrollo posterior dará lugar en los adultos a las citadas escamas en escala, con la idea de emular esa evolución, tratando de aplicar la biomimética para conseguir procesos industriales que imiten a la naturaleza.
Algunas mariposas parecen luminosas, pero si se tocan sus alas iridiscentes el color desaparece y cae como polvo. En realidad el color se desvanece porque ese polvo, es en realidad un conjunto de escamas dispuestas como tejas sobre una membrana transparente, organizadas de manera que cada rayo de luz se refleja en perfecto acuerdo con cada pieza y su entorno. Las escamas de una mariposa azul se establecen para que las longitudes de onda azules se alineen perfectamente con las longitudes de onda azules que llegan de todo el mosaico. Esta simetría homogénea produce la reluciente iluminación en azul, pero cuando se toca el ala de la mariposa, se barren las pequeñas baldosas y la magia se rompe.
Investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería Bioinspirada de la Universidad de Harvard (EE UU) han desarrollado un nuevo material que imita la fuerza, dureza y versatilidad de la cutícula de los insectos. Lo han bautizado como Shrlik y, además de ser biodegradable y biocompatible, tiene un bajo coste. Los científicos prevén que podría reemplazar a los plásticos en muchos productos de consumo y ser utilizado por ejemplo en injertos, prótesis y otras aplicaciones médicas.
La cutícula natural de los insectos, como la que forma el exoesqueleto rígido de un saltamontes, es ligera y delgada, y está destinada a proteger al animal de agresiones externas sin añadir peso ni volumen, para que el vuelo y otras actividades no se vean perjudicados. Además puede ser rígida en algunas zonas del cuerpo, como el abdomen y el tórax, y elástica en las articulaciones.
En cuanto a su composición, la cutícula de los insectos es un material compuesto formado por capas de quitina, organizadas en una estructura laminar parecida a la madera. Recreando esta estructura en el laboratorio, se ha creado una fina película similar en fuerza y dureza a una aleación de aluminio pero con la mitad de peso. Además de ser biodegradable, es fácil de moldear, por ejemplo para formar tubos. Según sugiere un artículo publicado recientemente en la revista Advanced Materials, este nuevo material podría usarse en un futuro no muy lejano para fabricar bolsas y envoltorios de todo tipo, así como muchos otros productos, sustituyendo en gran medida a los plásticos actuales.